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1、能量 能量轉(zhuǎn)化與守恒定律 同步練習(xí)
1.試說(shuō)明下列現(xiàn)象中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的.
A.在水平公路上行駛的汽車(chē),發(fā)動(dòng)機(jī)熄火之后速度越來(lái)越小最后停止.
B.火藥爆炸產(chǎn)生燃?xì)?,子彈在燃?xì)獾耐苿?dòng)下從槍膛發(fā)射出去,射穿一塊鋼塊,速度減小.
C.用柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,供給電動(dòng)水泵抽水,把水從低處抽到高處.
答案:A.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.
B.化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(火藥爆炸),內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能(子彈被發(fā)射),機(jī)械能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(子彈穿過(guò)鋼板).
C.化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能(柴油機(jī)),再轉(zhuǎn)化為電能(發(fā)電機(jī)),電能又轉(zhuǎn)化為機(jī)械能(水泵).
2.汽車(chē)行駛時(shí),要消耗汽油,盡可能詳細(xì)地說(shuō)明汽油燃燒時(shí)
2、釋放的化學(xué)能通過(guò)哪些途徑轉(zhuǎn)化成了周?chē)h(huán)境的內(nèi)能.
答案:化學(xué)能變成了氣缸內(nèi)氣體的內(nèi)能,一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為汽車(chē)的動(dòng)能,另一部分散失到周?chē)h(huán)境中成為環(huán)境的內(nèi)能,汽車(chē)的動(dòng)能通過(guò)摩擦轉(zhuǎn)化為環(huán)境的內(nèi)能.氣缸內(nèi)氣體的內(nèi)能還有一部分通過(guò)汽車(chē)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為蓄電池內(nèi)的化學(xué)能,使用蓄電池時(shí),這部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,又通過(guò)車(chē)燈轉(zhuǎn)化為光能,光照到地面空氣,轉(zhuǎn)化為環(huán)境的內(nèi)能.
3.自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來(lái)越小,下列說(shuō)法正確的是( ?。?
A.機(jī)械能守恒
B.能量正在消失
C.只有動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化
D.減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但總能量守恒
答案:D
4.一物體獲得一定初速度后,沿著一粗糙斜面上滑.在上
3、滑過(guò)程中,物體和斜面組成的系統(tǒng)( ?。?
A.機(jī)械能守恒
B.總能量守恒
C.機(jī)械能和內(nèi)能增加
D.機(jī)械能減少,內(nèi)能增加
答案:BD 物體沿斜面上滑過(guò)程中,有摩擦力對(duì)物體做負(fù)功,所以物體的機(jī)械能減少.由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律知,內(nèi)能應(yīng)增加,能的總量不變.
5.下列物理過(guò)程,物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式?jīng)]有發(fā)生變化的有( )
A.哈雷彗星繞太陽(yáng)做變速橢圓運(yùn)動(dòng)
B.冰塊沿光滑斜面下滑
C.氫氣球勻速上升
D.熱水瓶瓶塞向上跳起
答案:AB 因?yàn)锳、B機(jī)械運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,始終在機(jī)械能的范疇內(nèi).C和D都有內(nèi)能和機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化.
6.下列各物體在所經(jīng)歷的過(guò)程中,內(nèi)能
4、增加的有( )
A.在光滑斜面上靜止釋放而滑下的物體
B.水平飛行并射穿木塊的子彈
C.在絕熱的條件下被壓縮的氣體
D.在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)小球,碰撞后以共同的速度運(yùn)動(dòng)
答案:BCD
7.子彈以200 m/s的速度射入固定的木板,穿出時(shí)速度為100 m/s.若子彈減少的機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,并有50%被子彈吸收,求子彈溫度可升高多少攝氏度?已知子彈的比熱容為130 J/(kg·℃)
答案:57.5℃ 子彈機(jī)械能的減少ΔE=mv20-mv2,子彈吸收的內(nèi)能
ΔU=0.5ΔE,又Q吸=cmΔt,且有Q吸=ΔU,所以
Δt==℃=57℃.
8.“和平號(hào)”空間站已于2001年
5、3月23日成功地墜落在南太平洋海域,墜落過(guò)程可簡(jiǎn)化為從一個(gè)近圓軌道(可近似看作圓軌道)開(kāi)始,經(jīng)過(guò)與大氣摩擦,空間站的絕大部分經(jīng)過(guò)升溫、熔化,最后汽化而銷毀,剩下的殘片墜入大海.此過(guò)程中,空間站原來(lái)的機(jī)械能中,除一部分用于銷毀和一部分被殘片帶走外,還有一部分能量E′通過(guò)其他方式散失(不考慮墜落過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)的能量).
(1)試導(dǎo)出以下列各物理量的符號(hào)表示散失能量E′的公式;
(2)算出E′的值(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).
墜落開(kāi)始時(shí)空間站的質(zhì)量
M=1.17×105 kg;
軌道離地面的高度為h=146 km;
地球半徑R=6.4×106 m;
墜落空間范圍內(nèi)重力加速度可看作g=10
6、 m/s2;
入海殘片的質(zhì)量
m=1.2×104 kg;
入海殘片的溫度升高
ΔT=3000 K;
入海殘片的入海速度為聲速
v=340 m/s
空間站材料每1 kg升溫1 K平均所需能量
c=1.0×103 J;
每銷毀1 kg材料平均所需能量
μ=1.0×107 J.
答案:根據(jù)題給條件,從近圓軌道到地面的空間中重力加速度g=10 m/s2,若以地面為重力勢(shì)能零點(diǎn),墜落過(guò)程開(kāi)始時(shí)空間站在近圓軌道的勢(shì)能為:
Ep=Mgh ①
以v1表示空間站在近圓軌道上的速
7、度,由牛頓定律可得
Mg=M ②
其中r為軌道半徑.若以R表示地球半徑,則r=R+h③
由②③式可得空間站在近圓軌道上的動(dòng)能為
Ek=Mg(R+h) ④
由①④得在近圓軌道上空間站的機(jī)械能
E=Mg(R+h) ⑤
在墜落過(guò)程中,用于銷毀部分所需的能量為
Q汽=(M-m)μ
8、 ⑥
用于殘片升溫所需的能量Q殘=cmΔT⑦
殘片的動(dòng)能為E殘=mv2 ⑧
以E′表示其他方式散失的能量,由能量守恒定律得
E=Q汽+E殘+Q殘+E
由此得E′=Mg(+h)-(M-m)M-mv2-cmΔT
(2)以題給數(shù)據(jù)代入得E′=2.9×1012 J.
思路導(dǎo)引
←各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化.
←振幅是表示振動(dòng)能量的多少,振幅越來(lái)越小說(shuō)明機(jī)械能減少.
←有摩擦力做功,機(jī)械能減少.
←機(jī)械運(yùn)動(dòng)中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化.
←有阻力做功就有內(nèi)能產(chǎn)生.
←減少的機(jī)械能ΔE=mv02-mv2,與吸收內(nèi)能ΔU=0.5ΔE且ΔU=Q吸=cmΔt
←用能的轉(zhuǎn)化與守恒定律解答.